本技术涉及工业机器人相关，尤其涉及基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制方法和系统。
背景技术：
1、近年来，高速抓放机器人在精密仪器组装、电子设备涂装、电池分拣、零部件分拣等高精度和高速度的工业场景中得到了广泛的应用。典型的高速抓放机器人有：delta型高速并联机器人和scara型串联机器人。此类高速工业机器人是推动制造业发展新质生产力的重要技术之一，对于促进制造业转型升级、加速制造过程智能化具有重要意义。
2、这类机器人为提高响应速度或达到较高的运动节拍，其机械臂通常采用轻质材料，如碳纤维等，以降低运动部件的质量和扩大工作空间，导致机器人在高速运动过程中，在电机驱动力、负载以及杆件间相互作用力的多重激励下，极易引发残留振动，降低了机器人高速节拍下的定位精度，进而影响机器人的稳定性和工作效率，甚至会影响设备寿命和安全性。因此，抑制残留振动，已成为工业机器人研究和应用中的一个重要方向。
3、目前，抑制机器人残留振动的方式主要有两种：一种是通过考虑综合性能的集成设计来保证机器人本体具有优秀的动力学性能；第二种是通过主动抑振技术改善机器人系统的输入品质，进而提升机器人的动态性能。输入整形是一种典型的主动抑振技术，采用零极点对消原理，仅需识别出机器人的模态频率和阻尼比，便可设计出与之匹配的输入整形器，其原理简单，可有效抑制柔性机械系统点到点运动的残留振动。
4、但是，高速抓放机器人的抓放轨迹和负载会随抓放任务的不同而变化，相应的，对残留振动产生主要影响的主模态频率和阻尼也会产生变化，因此，使用单一位置、单一负载下的机器人模态参数设计整形器不能应对高速抓放机器人不断变化的工作任务。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制方法和系统，以解决现有技术中使用单一位置、单一负载下的机器人模态参数设计整形器不能应对高速抓放机器人不断变化的工作任务的问题。
2、根据本发明实施例的第一方面，提供基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制方法，包括：
3、得到预设的高速抓放机器人的工作空间，以及预设的工作任务中预设的负载范围；
4、根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，根据所述预设的工作任务中预设的负载范围划分负载等级，基于所述空间网格以及负载等级建立高速抓放机机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格；
5、根据给定工作任务中高速抓放机器人的轨迹和负载，查询所述高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，得到建立整形器所需的参数；其中，所述建立整形器所需的参数，包括：整形脉冲序列幅值、整形脉冲序列滞后周期数；
6、利用所述整形器所需的参数，生成高速抓放机器人整形后的轨迹，实现给定工作任务下的残余振动抑制。
7、进一步地，所述根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，根据所述预设的工作任务中预设的负载范围划分负载等级，基于所述空间网格以及负载等级建立高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，包括：
8、s1：根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，标记高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置以及根据所述预设的负载范围划分不同的负载等级，标记不同等级的负载值；
9、s2：利用所述不同的负载等级，在一特定负载等级下，将高速抓放机器人的位置调整至s1中标记的高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置，开展锤击实验，记录一阶主模态的频率和阻尼系数；
10、s3：利用所述空间网格，在所述空间网格的不同位置中重复步骤s2，记录s1中所述空间网格中所有位置的高速抓放机器人一阶主模态参数，建立s2所述特定负载等级下高速抓放机器人模态参数查询网格；
11、s4：调整预设的高速抓放机器人的负载等级，重复步骤s3，建立高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格。
12、进一步地，所述步骤s1根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，标记高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置以及根据所述预设的负载范围划分不同的负载等级，标记不同等级的负载值，包括：
13、根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间的形状、大小和对称性，将所述工作空间划分n个网格，以网格中心点位置pi标记所述高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置；其中,i＝(1,2,…,n)；
14、根据预设的工作任务中的预设的负载范围划分不同的负载等级，其中，每个负载等级规定了具体的负载范围，并将负载范围内的均值记为lj以标记负载等级；其中j＝(1,2,…,m)；
15、进一步地，所述步骤s2利用所述负载等级，在一特定负载等级下，将高速抓放机器人的位置调整至s1中标记的高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置，开展锤击实验，记录一阶主模态的频率和阻尼系数,包括：
16、利用所述负载等级，设置机器人的负载等级为lj，调整高速抓放机器人末端执行器至网格中心位置pi(xi,yi,zi)，采用锤击激振法对预设的高速抓放机器人的负载施加激振力，得到振动响应信号；
17、利用预设的加速度传感器拾取所述振动响应信号，采用预设的lms动态测试仪完成激励与所述振动响应信号的数据采集及后处理，获取机器人在位置pi和负载lj下的一阶主模态频率和阻尼系数。
18、进一步地，所述根据给定工作任务中高速抓放机器人的轨迹和负载，查询所述高速抓放机器人机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，得到建立整形器所需的参数，包括：
19、利用预设的高速抓放机器人工作任务的负载，确定负载等级lj；
20、利用预设的高速抓放机器人工作任务的轨迹，得到任务轨迹的中心点位置；
21、根据所述负载等级lj、任务轨迹的中心点位置，查询所述高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，确定一组模态参数；其中，模态参数包括：主模态频率和阻尼系数；
22、利用所述模态参数以及预设的zvd输入整形器的设计方法，得到建立整形器所需的参数；其中，所述模态参数包括：主模态频率和阻尼系数。
23、进一步地，利用所述模态参数以及预设的zvd输入整形器的设计方法，得到建立整形器所需的参数，包括：
24、利用所述模态参数以及预设的zvd输入整形器的设计方法，得到整形脉冲序列幅值参数；整形脉冲序列幅值参数的表达式如下式：
25、
26、其中，k表示整形脉冲序列幅值参数，ζi,j表示阻尼系数；
27、利用所述整形脉冲序列幅值参数，得到整形脉冲序列幅值；
28、其中，所述整形脉冲序列幅值的表达式如下式：
29、
30、利用所述模态参数，得到整形脉冲序列滞后周期数；其中，所述整形脉冲序列滞后周期数的表达式如下式：
31、
32、其中，kq表示整形脉冲序列滞后周期数，ωi,j表示主模态频率。
33、进一步地，所述利用所述整形器所需的参数，生成高速抓放机器人整形后的轨迹，实现特定负载和轨迹下的残余振动抑制，包括：
34、利用所述整形器所需的参数，得到整形后的高速抓放机器人离散化轨迹；
35、其中，所述整形后的高速抓放机器人离散化轨迹的表达式如下式：
36、
37、式中，rs表示整形后的机器人离散化轨迹；rs(k)表示整形后的kts时刻的指令；r(k-kq)表示整形前(k-kq)ts时刻的指令；ts表示数控系统内机器人离散形式轨迹指令的分段周期；
38、利用整形后的高速抓放机器人离散化轨迹，实现给定工作任务下的残余振动抑制。
39、根据本发明实施例的第二方面，提供基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制系统，应用于上述中任一项所述基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制方法，包括：
40、获取模块，用于得到预设的高速抓放机器人的工作空间，以及预设的工作任务中预设的负载范围；
41、第一处理模块，用于根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，根据所述预设的工作任务中预设的负载范围划分负载等级，基于所述空间网格以及负载等级建立高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格；
42、第二处理模块，用于根据给定工作任务中高速抓放机器人的轨迹和负载，查询所述高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，得到建立整形器所需的参数；其中，所述建立整形器所需的参数，包括：整形脉冲序列幅值、整形脉冲序列滞后周期数；
43、第三处理模块，用于利用所述整形器所需的参数，生成高速抓放机器人整形后的轨迹，实现给定工作任务下的残余振动抑制。
44、本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
45、可以理解的是，本发明提供的技术方案，通过得到预设的高速抓放机器人的工作空间，以及预设的工作任务中预设的负载范围；之后，根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，根据所述预设的工作任务中预设的负载范围划分负载等级，基于所述空间网格以及负载等级建立高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格；根据给定工作任务中高速抓放机器人的轨迹和负载,查询所述高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，得到建立整形器所需的参数；其中，所述建立整形器所需的参数，包括：整形脉冲序列幅值、整形脉冲序列滞后周期数；最后，利用所述整形器所需的参数，生成高速抓放机器人整形后的轨迹，实现给定工作任务下的残余振动抑制。本发明提供的技术方案，通过建立机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，从而可以依据工作任务的轨迹和负载，识别适用的模态参数以设计输入整形器，使机器人在应对不同的工作任务时，均具备较好的抑振能力，实现高速抓放机器人全工作空间不同轨迹、不同负载状态下的残余振动抑制，提高了机器人高速抓放过程中的稳定性。
46、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
1.基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，根据所述预设的工作任务中预设的负载范围划分负载等级，基于所述空间网格以及负载等级建立高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s1根据所述预设的高速抓放机器人的工作空间划分空间网格，标记高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置以及根据所述预设的负载范围划分不同的负载等级，标记不同等级的负载值，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s2利用所述负载等级，在一特定负载等级下，将高速抓放机器人的位置调整至s1中标记的高速抓放机器人末端执行器处于网格中心时的位置，开展锤击实验，记录一阶主模态的频率和阻尼系数,包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据给定工作任务中高速抓放机器人的轨迹和负载，查询所述高速抓放机器人工作空间不同位置、不同负载下的模态参数查询网格，得到建立整形器所需的参数，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述模态参数以及预设的zvd输入整形器的设计方法，得到建立整形器所需的参数，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述整形器所需的参数，生成高速抓放机器人整形后的轨迹，实现特定负载和轨迹下的残余振动抑制，包括：
8.基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制系统，应用于权利要求1-7中任一项所述基于空间网格的高速抓放机器人残留振动抑制方法，其特征在于，所述系统包括：
